Способ получения облегченного бурового раствора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0% Ш) С 09 К 7/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗ РЕТЕН Й ОТКР(72) Т.И.Гусейнов, А.М.Аванесова, З,И.Нагиева и З.Л.Литвин (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт "Гип роморнефтегаз" и Ордена Трудового Красного Знамени Азербайджанский государственный научно-исследователь кий и проектный институт нефтяной промышленности(56) 1. Авторское свидетельство ССЧР В 578320, кл, С 09 К 7/00, 1963.2. Авторское свидетельство СССР У 956753, кл, Е 2 1 В 33/138, 1980 (прототип) .(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА путем введения газовыделяющих реагентов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения способ при проводке скважин с пластовыми температурами 20-105 С и в неустойчиовых породах, в качестве газовыделяющих реагентов последовательно вводят ся 10-123-ый щелочной раствор стиромаля и 10-12 Х-ый раствор перекиси водорода, причем растворы стиромаля и перекиси водорода вводятся в количестве 2,0-2 5 Х от объема бурового раствора, содержащего 13-147 бентонитовой глины.Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано дляполучения облегченных буровых растворов при бурении в породах с низкимпластовым давлением.Известен способ приготовленияоблегченного бурового раствора путемвведения облегчающих добавок - газонаполненных пластмассовых микрошариков Я.Недостатком известного способаявляется необходимость производствагазонаполненных пластмассовых микрошариков,Наиболее близким к изобретениюявляется способ получения облегченного раствора путем введения газовыделяющих реагентов мочевины исульфата алюминия, взятых в соотношении 1: 1, 9-1, 1; 1, 9 2 .Недостаток этого способа в том,что образование углекислого газа назабое и на определенной глубинеоскважины, имеющих температуру 105 С.(и выше), происходит самопроизвольно эа счет процессов термическогогидролиэа мочевины и сопутствующихпроцессов взаимодействия исходныхкомпонентов и продуктов реакции 30гидролиза.Следовательно, образование углекислого газа (газовыделение) можетбыть реализовано только при 105 С иовыше, поэтому известный способ при- Зменим для скважИн большой глубиныили же скважин на площадях, отличающихся высоким геотермическим градиентом (высокими забойными температурами). Кроме того, этот способ нельзя 40применять в скважинах с неустойчивыми стенками, так как отсутствуетэффект глиниэации стенок скважины.Цель изобретения - расширениеобласти применения способа при 45проводке скважин с пластовыми температурами 20-105 С и в неустойчивыхпородах. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения облег 50 ченного бурового раствора путем введения гаэовыделяющих реагентов, в качестве этих реагентов последовательно вводятся 10-127-ый щелочной раствор стиромаля и 10-12%-ый раствор перекиси водорода, причем раство ры стиромаля и перекиси водорода вводятся в количестве 2,0-2,57 от объема бурового раствора, сожержащего 13-14% бентонитовой глины.Способ облегчения бурового раствора осуществляют по следующей методике,Буровой раствор готовят на основе 13-14% суспензии бентонитовойглины.Для получения щелочного растворастиромоля (сополимера малеиновогоангидрида со стиролом ТУ 6-01-402-75) в раствор едкого натра засыпаютстиромаль (соотношение стиромоляи едкого натра 1;0,25-1:0,30 в пересчете на сухое вещество) и перемешивают при 60-70 С в течение 2-3 ч,Оконцентрация полученного исходногораствора 10-12%.10-127-ый раствор перекиси водорода готовят путем разбавления технического пергидроля (ГОСТ 5427-70)пресной водой.При последовательном введении вбуровой раствор щелочного растворастиромоля и перекиси водорода происходит разрыв связей в молекулах стиромоля, сопровождающийся выделениемгаза (кислорода), который газируетбуровой раствор, снижая его плотность с 1,090-1,070 до 0,6900,700 г/см, время жизни такой системы 200-250 ч.Результаты проведенных исследований представлены в таблице.В качестве бурового раствора используют глинистый раствор, приготовленный из бентонитового глинопорошка на пресной воде,Анализ полученных данных показывает, что оптимальные результаты возможны при последовательном введениив 13-14%-ый раствор бентонитовойглины 10-127-го щелочного растворастиромаля и 10-127.-го раствора перекиси водорода (оба в количестве 2,02,5% от объема обрабатываемого бурового раствора) . Время приготовлениядо получения раствора необходимойплотности 1,0-1.,5 ч.Следует отметить, что свойстватакой системы могут быть восстановлены повторными добавками реагентов.Полученный облегченный раствор сохраняет свою подвижность и поэтому может прокачиваться с помощью обычныхбуровых насосов,Поставленная цель может быть достигнута при использовании щелочногораствора стиромаля не .только 10127-ой концентрации. Однако повышение концентрации выше 10-127 вызывает значительное повышение вязкости реагента, что затрудняет применение 5: его. Использование стиромоля меньших концентраций связано с вводом дополнительного количества жидкости в буровой раствор, вызывающего нежелательное снижение концентрации твер дой фазы в растворе. Соотношение ф стиромаля и едкого натра составляет1;0,25-1:0,30 в пересчете на сухое вещество, т.е. стиромаля вводится в раствор едкого натра 2,5-3,07-ой 15 концентрации.Что же касается концентрации раст вора перекиси водорода, то в целях безопасности работы с сильным окислителем технический пергидроль 20 (30 ь) разбавляют до 107-ой концентрации,Следовательно, поставленная цель может быть достигнута и при другихконцентрациях растворов стиромаля 25 и перекиси водорода при условий сохранения абсолютного соотношения указанных веществ, Принятые концентрации (10-127) наиболее удобны с точ ки зрения эксплуатации и техники З 0 безопасности.1Успешность получения облегченных растворов в значительной степени зависит от содержания твердой фазы (глины) в растворе. При концентра ции твердой Фазы в пределах 9-103, что соответствует условной вязкости 20-21 с, последовательное введение щелочного раствора стиромаля и перекиси водорода, как это видно из 40 1 данных, приведенных в таблице, вызывает вспенивание раствора и снижение плотности с 1,05 до 0,845 г/см. Однако через 1,5 ч после приготовленияраствор расслаивается: верхний слой 45 типа пены, нижний плотностью 1,01 г/см . По-видимому, при низких значениях вязкости и статического напряжения сдвига раствора пузырьки газа вследствие малого сопротивления 50 среды всплывают и поэтому распределение их по всему объему неравномерно. При концентрации твердой Фазы, 15-162, что соответствует условной вязкости 46-48 с, насыщение раствора пузырь ками газа вызывает интенсивное повышение вязкости вплоть до "нетекучей" и статического напряжения сдвига) 200 мг/см . Столь интенсивное повышение структурно-механических показателей затрудняет работу буровых насосов, а следовательно, ухудшает промывку и очистку забой скважины от выбуренной породы.Оптимальные показатели плотности и структурно-механических показателей при равных добавках щелочного раствора стиромаля (1 Е) и перекиси водорода (17) получены при концентрации твердой фазы 13-147, что соответствует условной вязкости 26 с, При этом последовательное введение щелочного раствора стиромоля и перекиси водорода в указанных выше количествах способствует снижению плотности раствора с 1,07-1,09 до 0,860 г/см, при вязкости 80 с и статическом напряжении сдвига 15-25 мг/см . Дальнейшее увеличение добавок щелочного раствора стиромоля и перекиси водорода к раствору условной вязкостью 26 с показывает, что наиболее оптимальными являются добавки 27. щелочного раствора стиромаля 103 концентрации и 27. раствора перекиси водорода. При этом имеет место максимальное снижение величины плотности (до 0,690 г/см) при условной вязкости 180 с и статическом напряжении сдвига через 1 и 10 мин покоя соответственно 0 и 30 мг/см. Увеличение добавки перекиси водорода до 3-47 при оптимальной добавке (2 Л) щелочного раствора стиромаля не вызывает значительного снижения плотности раствора. При этом уже через 24 ч после приготовления наблюдается расслоение бурового раствора. Таким образом, при увеличении добавки раствора перекиси водорода система теряет свою устойчивость расслаивается на два слоя с различными величинами плотности. Указанное расслоение увеличивается во времени,Раствор, облегченный предлагаемым способом, предназначен для бурения нефтяных и газовых скважин в породах с низким пластовым давлением. При этом технологические поясазатели бурового раствора (условная вязкость, статическое напряжение сдвига) находятся в пределах, допускающих нормальное прокачивание и промывку сква жин. Введение стиромаля в буровой раствор способствует улучшению его фильтрационной характеристики (водо- отдача с 13 снижается до 5-3,5 см).1097637 Введение реагентов (щелочногораствора стиромаля и перекиси) в буроной раствор осуществляется на поверхности в открытой циркулирующей 5 системе, что также не может создатьвзрывоопасную ситуацию, причемнебольшое количество выделяющегосяиз объема бурового раствора кислорода разбавляется парами воды, так какциркулирующий буровой раствор имееттемпературу не ниже 40 С. Времяот наКонцентрациябентонитовойглины врастворе, Ж СНС,мг/смТ,с Количесто добавок от объемараствора, Х В,см т.к.,мм г/см 1 О приго- товле 103-ый ще- лочной 103-ыйрастворперекиси водорода ния, ч растворстиромаля 21 1 05 032 0,845 15 17 0,5 9-10 Расслоение на дванижний верхний - пена,,01 г/см слоя: (= 1 26 1,07 33 80 1,015 150,945 0,885 0,860 0,857 0,865 0,860 48 1,10 63 42 13 0,5 25 13-14 42,5 46 64,5 71 72 11 Таким образом, предлагаемый способобеспечивает получение облегченногобурового раствора и с высокими глинизирующими свойствами, что в значительной степени улучшает условияпроводки скважин в неустойчивых породах.Кислород не оказывает влиянияна взрывоопасность раствора, так какреакция его выделения происходитдовольно медленно даже при повышенных температурах, кроме того, вццеление кислорода из объема щелочного Выделение кислорода при высоких раствора стиромаля с перекисью и (до 50 С) температурах в условиях бурового раствора также происходит 5 скважины несколько возрастает.очень медленно из-за их высокой вяз- Скорость коррозии образца стали кости, что подтверждается длительным Д в среде бурового раствора, обелегсохранением буровым раствором низ- ченного предлагаемым способом, нахокой плотности и необходимых структур- днтся в пределах 5,9-6,4 (для прото- но-механических показателей. 2 О типа 40-80 г/мс).Изменение плотности бурового глинистого раствора от добавокщелочного Раствора стиромаля и перекиси водорода( СНС,мг/сиф Время от ва ТакеММ дриго- овлецеои с 200 5 0,930 2 970 0,980 0,95 2 0,92 26 1,070 120 0,820 6 57 24 0,840 0,73 90 О 3 5 1 690,9 6 Еонцеит"рациябеитоиитовойглиаю в оличесто добак от объеиа створа, Х раствордерекиси водорода10 1097637 Продолжение таблицы Время Т,сг с от наС,смф ичесто добаот объема твора, Й б ириго- товлеещ, ч ой ощф 60 0,760 60 3 сслоение; верхний слой 0,70 нижний слой 0,80каэ 4143/22ВНИИ 13035 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,тоаойыинырастре,твор тир омаля3 Тираж 634 И Государственного делам изобретений и сква, Ж, Раушска асслоение: верхний слой 0,700,нижний слой 0,750 Подпимитета СССРткрытийнаб., д. 4/5